(57)【要約】【課題】  信号再生時に、隣接するトラックから漏洩する磁気信号によるノイズの影響を抑えて、磁気記録の高密度化を図ることができる磁気抵抗効果素子を提供する。【解決手段】  磁気抵抗効果膜がABS面に露出した磁気抵抗効果素子において、サイドトラックシールドを目的とした軟磁性膜からなるシールド部３０ａ、３０ｂが、積層フェリ構造を構成する第１のフリー層１４ａ、反強磁性結合層１５および第２のフリー層１４ｂを挟んで配置されている。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗効果膜のフリー層のトラック幅方向の両側に、軟磁性膜からなるシールド部が配置されていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記フリー層が、第１のフリー層、反強磁性結合層および第２のフリー層からなる積層フェリ構造として形成され、その保磁力が30Oe以下であることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
磁気抵抗効果膜の膜面に平行にセンス電流を流すCIP構造に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記シールド部と下部シールド層とが絶縁層によって分離された構造のCPP方式スピンバルブ素子もしくはトンネルMR素子に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
前記シールド部と上部シールド層とが絶縁層によって分離された構造のCPP方式スピンバルブ素子もしくはトンネルMR素子に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
前記シールド部の厚さがフリー層の厚さに比較して実効的に厚く形成されていることを特徴とする請求１から５のいずれか一項記載の磁気抵抗効果素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気抵抗効果素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録には現在、スピン依存散乱による磁気抵抗効果を利用したスピンバルブタイプの磁気抵抗効果素子が利用されており、センス電流を素子面内に平行に流すＣＩＰ（current in plane）型の磁気抵抗効果ヘッドが主に採用されている。一方、ＣＩＰ型磁気抵抗効果ヘッドであってもトラック幅を0.1μｍ以下に微細化すると、磁気抵抗変化の検出感度が低下する傾向があるため、これを補うべく素子面に対して垂直にセンス電流を流すＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型の磁気抵抗効果ヘッド、もしくはセンス電流のトンネル現象を利用したトンネル型磁気抵抗効果ヘッドの採用が検討されている。
【０００３】
図３は、ＣＩＰ型の磁気抵抗効果素子の概略構成を示す断面図である。同図で１０は下部シールド層、２０は上部シールド層であり、１２は固定磁化層を含むコア部、１４はフリー層（自由磁性層）である。１６ａ、１６ｂはフリー層１４を磁区制御するハードバイアス膜である。ハードバイアス膜１６ａ、１６ｂは、成膜後、傾斜面に形成された磁気抵抗効果膜の両側面に各々形成されている。１７ａ、１７ｂはハードバイアス膜１６ａ、１６ｂと上部シールド層２０との間に設けた電極である。１８は絶縁膜であり、ハードバイアス膜１６ａ、１６ｂと下部シールド層１０との境界部分、電極１７ａ、１７ｂと上部シール層２０との境界部分に形成されている。センス電流は、図のように磁気抵抗効果膜の面と平行に流れて磁気信号が検知される。
【０００４】
図４はＣＰＰ型磁気抵抗効果素子の概略構成を示す。ＣＰＰ型磁気抵抗効果素子の場合は、コア部１２の両側に電極１７ａ、１７ｂが形成されず、ハードバイアス膜１６ａ、１６ｂのみが設けられる。絶縁層１８はハードバイアス膜１６ａ、１６ｂとコア部１２および下部シールド層１０、上部シールド層２０との境界部分に形成され、センス電流は、図のように、上部シールド層２０から下部シールド層１０に向け、磁気抵抗効果膜の面と垂直に流れて磁気信号が検知される。なお、トンネル型磁気抵抗効果素子も図４と同様な構成となる。
【特許文献１】特開２０００−１９５０１８号公報
【特許文献２】特開２００３−７７１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、磁気記録装置の磁気記録密度を向上させるため磁気記録媒体のトラック幅およびピッチを狭くしていくと、磁気記録媒体の本来のトラックの磁気情報とともに、隣接したトラックから漏洩する磁気情報を読み取ってしまうというサイドリーディングの問題を起こす。これは、トラック幅およびトラックピッチが磁気抵抗効果素子のコア幅よりも狭くなることによって生じる。この結果、磁気記録媒体のトラック幅およびピッチを狭くすることができず、磁気記録の高密度化が妨げられるという問題が生じる。
【０００６】
この問題を解消する方法としては、磁気抵抗効果素子のコア幅を狭くすることも考えられるが、磁気抵抗効果素子を製造する製造プロセス上の制約から、磁気抵抗効果素子の微細化には限界がある。
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、磁気抵抗効果素子を製造する従来の製造プロセスを変えることなく、信号再生時に隣接するトラックから漏洩する磁気信号によるノイズの影響を抑えて、磁気記録の高密度化を図ることができる磁気抵抗効果素子を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、磁気抵抗効果膜のフリー層のトラック幅方向の両側に、軟磁性膜からなるシールド部が配置されていることを特徴とする。
また、前記フリー層が、第１のフリー層、反強磁性結合層および第２のフリー層からなる積層フェリ構造として形成され、その保磁力が30Oe以下であることを特徴とする。
また、磁気抵抗効果素子が、磁気抵抗効果膜の膜面に平行にセンス電流を流すCIP構造に形成されていることを特徴とする。
また、磁気抵抗効果素子が、前記シールド部と下部シールド層とが絶縁層によって分離された構造のCPP方式スピンバルブ素子もしくはトンネルMR素子に形成されていること、前記シールド部と上部シールド層とが絶縁層によって分離された構造のCPP方式スピンバルブ素子もしくはトンネルMR素子に形成されていることを特徴とする。
また、前記シールド部の厚さがフリー層の厚さに比較して実効的に厚く形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る磁気抵抗効果素子によれば、狭小トラック上に記録された記録情報を読みとる際に、サイドトラックからのノイズの影響を抑えることができ、磁気記録の高密度化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明に係る磁気抵抗効果素子の実施の形態として、ＣＩＰ型磁気抵抗効果素子を構成した例を示す。
同図で下部シールド層１０、上部シールド層２０、コア部１２、電極１７ａ、１７ｂの構成については図３に示す従来のＣＩＰ型磁気抵抗効果素子の構成と同じである。本実施形態の磁気抵抗効果素子の構成において従来の磁気抵抗効果素子の構成と相違している点は、従来の磁気抵抗効果素子においてコア部１２のフリー層を挟んで配置されているハードバイアス膜１６ａ、１６ｂにかえて軟磁性材料からなるシールド部３０ａ、３０ｂを形成したこと、反強磁性結合層１５を挟んでフリー層を第１のフリー層１４ａと第２のフリー層１４ｂの２層構造としたことにある。
【００１０】
シールド部３０ａ、３０ｂは、隣接するトラックからの漏洩磁束がコア部１２に作用しないように遮蔽する目的で設けられている。ハードバイアス膜１６ａ、１６ｂが、CoCrPt、CoPtのような強磁性体で保磁力が大きな材料からなるのに対して、シールド部３０ａ、３０ｂは、NiFe、FeAlSi、FeSiB、Mn-Znフェライト等の磁気のシールド作用が大きな軟磁性材料によって形成する。
【００１１】
ＡＢＳ（air bearing surface）面に磁気抵抗効果膜が露出して形成される磁気抵抗効果素子の場合は、シールド部３０ａ、３０ｂはコア部が本来読みとるトラックに位置した際に、隣接するトラックに対向する配置となるから、隣接するトラックから漏洩する磁束がコア部１２に作用することを効果的に遮蔽することができる。これによって、コア幅を従来と同程度とした場合でも、隣接するトラックから漏洩する磁束がコア部１２に作用することを抑制することができ、磁気信号を検知する際のノイズを低減することが可能になる。
【００１２】
図１に示す実施形態で、第１のフリー層１４ａ、反強磁性結合層１５および第２のフリー層１４ｂをこの順に積層した構成は、積層フェリ構造として、第１のフリー層１４ａと第２のフリー層１４ｂを自己バイアス的に磁区制御するように構成したものである。
この積層フェリ構造としては、第１のフリー層１４ａとしてCoFe、NiFe/CoFe、CoFeB、
NiFeCo、Co、反強磁性結合層１５としてRu、Ir、Rh、Cu、第２のフリー層１４ｂとしてCoFe、NiFe/CoFe、CoFeB、NiFeCo、Coからなるものを使用することができる。
【００１３】
この積層フェリ構造は、反強磁性結合層１５を介した層間相互作用により、第１のフリー層１４ａと第２のフリー層１４ｂの磁気モーメントが反平行かつ一方向に規定されることで、各フリー層に一方向磁気異方性が作用し、自己バイアス的にフリー層を磁区制御する。
なお、第１のフリー層１４ａと第２のフリー層１４ｂからなる積層フェリ構造の保磁力は３０Ｏｅ以下であることが望ましい。その理由は、保持力が３０Ｏｅよりも大きくなると、磁気記録媒体からの信号に対するフリー層の検出感度が低下してしまうからである。
【００１４】
このように、従来のＣＩＰ型磁気抵抗効果素子においては、ハードバイアス膜１６ａ、１６ｂによって単一のフリー層１４を磁区制御していたかわりに、本実施形態の磁気抵抗効果素子では、ハードバイアス膜１６ａ、１６ｂを設けることなく、第１のフリー層１４ａと第２のフリー層１４ｂを磁区制御することによって、従来と同様な感度レベルで磁気信号を検知可能とし、さらにハードバイアス膜１６ａ、１６ｂにかえてシールド部３０ａ、３０ｂを設けることにより、隣接トラックからの漏洩磁束によるノイズを抑制することによって、さらに磁気信号の検知感度を向上させることを可能にしている。
【００１５】
図２は、ＣＰＰ型磁気抵抗効果素子についての実施形態を示す。このＣＰＰ型磁気抵抗効果素子の構成についても図１に示すＣＩＰ型磁気抵抗効果素子の構成と同様である。すなわち、従来のＣＰＰ型磁気抵抗効果素子においては、コア部１２に形成されているフリー層を挟む配置にハードバイアス膜１６ａ、１６ｂを設けていたのに対して、本実施形態では、ハードバイアス膜１６ａ、１６ｂにかえて、磁束の遮蔽作用に優れた軟磁性材料からなるシールド部３０ａ、３０ｂを配置し、フリー層１４を第１のフリー層１４ａ、反強磁性結合層１５、第２のフリー層１４ｂの積層フェリ構造としたものである。
【００１６】
本実施形態のＣＰＰ型磁気抵抗効果素子においても、シールド部３０ａ、３０ｂは隣接したトラックからの漏洩磁束を遮蔽する作用を有するものであり、第１のフリー層１４ａ、反強磁性結合層１５、第２のフリー層１４ｂによる積層フェリ構造は、自己バイアス作用によって第１のフリー層１４ａ、第２のフリー層１４ｂを磁区制御して、磁気信号を検知可能とするものである。シールド部３０ａ、３０ｂの作用によって隣接トラックからの漏洩磁束を遮断することによって、ノイズを低減して磁気抵抗効果素子の検知感度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る磁気抵抗効果素子（ＣＩＰ型）の構成を示す説明図である。
【図２】本発明に係る磁気抵抗効果素子（ＣＰＰ型）の構成を示す説明図である。
【図３】従来のＣＩＰ型磁気抵抗効果素子の構成を示す説明図である。
【図４】従来のＣＰＰ型磁気抵抗効果素子の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００１８】
１０  下部シールド層
１２  コア部
１４  フリー層
１４ａ  第１のフリー層
１４ｂ  第２のフリー層
１５  反強磁性結合層
１６ａ、１６ｂ  ハードバイアス膜
１７ａ、１７ｂ  電極
１８  絶縁層
２０  上部シールド層
３０ａ、３０ｂ  シールド部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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